JP2000147278A - Optical waveguide module - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to accurately and efficiently control the temperature of an optical waveguide component by comparatively low electric power even when a package is compact. SOLUTION: The optical waveguide module 1 is constituted of storing at least a plane optical waveguide component 2, a temperature sensor 5 for detecting the temperature of the component 2 and a temperature control element 5 having 1st and 2nd faces 6a, 6b and capable of controlling the temperature of the component 2 in a package 10. In addition, an interruption member 12 for interrupting heat transfer between both high and low temperature sides in the package 10 is arranged in the package 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムや
光情報処理装置等に用いられる光導波路モジュールに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide module used for an optical communication system, an optical information processing device, and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】平面型の光導波路部品は、光信号の波長
によって信号を分波する機能を有しているが、分波性能
は温度の影響を受ける。このため、前記光導波路部品
は、使用の際に温度を一定に保つため、ペルチエ素子等
の温度制御素子と共にパッケージに収納して光導波路モ
ジュールとしてモジュール化されている。ここで、通
常、前記光導波路部品は、使用している接着剤の性能等
から前記温度制御素子によって温度が４５℃前後に制御
されている。2. Description of the Related Art A planar optical waveguide component has a function of demultiplexing a signal according to the wavelength of an optical signal, but the demultiplexing performance is affected by temperature. For this reason, the optical waveguide component is housed in a package together with a temperature control element such as a Peltier element and is modularized as an optical waveguide module in order to keep the temperature constant during use. Here, usually, the temperature of the optical waveguide component is controlled to about 45 ° C. by the temperature control element from the performance of the adhesive used and the like.

【０００３】従って、モジュール化された前記光導波路
モジュールにおいては、例えば、環境温度が４５℃より
も高温になると、前記温度制御素子は光導波路部品から
熱を奪い、この熱をパッケージに放出する。一方、環境
温度が４５℃よりも低温になると、前記温度制御素子は
パッケージから熱を奪い、この熱を光導波路部品に与え
る。Therefore, in the modularized optical waveguide module, for example, when the environmental temperature is higher than 45 ° C., the temperature control element takes heat from the optical waveguide component and releases the heat to the package. On the other hand, when the environmental temperature is lower than 45 ° C., the temperature control element removes heat from the package and gives this heat to the optical waveguide component.

【０００４】このため、パッケージは、熱を効率的に外
部に放出したり、外部から吸収する必要があることか
ら、放熱用や吸熱用のフィンを取り付ける場合もある。[0004] For this reason, the package needs to efficiently radiate heat to the outside or absorb the heat from the outside. Therefore, fins for heat dissipation and heat absorption may be attached to the package.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、光導波路モ
ジュールを、例えば、光通信機器に実装する場合、パッ
ケージが小さい方が光通信機器全体の寸法を小さくでき
るという利点がある。しかし、光導波路モジュールを小
型にすると、パッケージの表面積が小さくなって放熱効
率が低下する。このとき、光導波路モジュールの環境温
度が高いと、外部からパッケージ内に流れ込む熱に加
え、温度制御素子の駆動電力で発生する熱により、パッ
ケージから放熱すべき熱量が過大となる。従って、光導
波路モジュールは、温度制御素子の駆動限界を超える結
果、光導波路部品の温度を正確に制御できなくなるとい
う問題があった。When an optical waveguide module is mounted on, for example, an optical communication device, there is an advantage that a smaller package can reduce the size of the entire optical communication device. However, when the size of the optical waveguide module is reduced, the surface area of the package is reduced and the heat radiation efficiency is reduced. At this time, if the ambient temperature of the optical waveguide module is high, the amount of heat to be radiated from the package becomes excessive due to the heat generated by the driving power of the temperature control element in addition to the heat flowing into the package from the outside. Therefore, the optical waveguide module has a problem that the temperature of the optical waveguide component cannot be accurately controlled as a result of exceeding the driving limit of the temperature control element.

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、パッケージが小型であっても比較的低電力で効率よ
く光導波路部品の温度を正確に制御できる光導波路モジ
ュールを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide module capable of efficiently and accurately controlling the temperature of an optical waveguide component with relatively low power even if the package is small. And

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明においては上記目
的を達成するため、少なくとも、平面型光導波路部品、
該平面型光導波路部品の温度を検知する温度センサ並び
に第１及び第２の面を有し、前記平面型光導波路部品の
温度を調節する温度制御素子をパッケージ内に収納した
光導波路モジュールであって、前記パッケージ内におけ
る高温側と低温側との間の熱移動を阻止する阻止部材が
前記パッケージ内に配置されている構成としたのであ
る。According to the present invention, in order to achieve the above object, at least a planar optical waveguide component,
An optical waveguide module having a temperature sensor for detecting the temperature of the planar optical waveguide component and a temperature control element having first and second surfaces for adjusting the temperature of the planar optical waveguide component, which are housed in a package. Thus, a structure is provided in which a blocking member for blocking heat transfer between the high temperature side and the low temperature side in the package is disposed in the package.

【０００８】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の光導波路モジュー
ルに係る一実施形態を図１乃至図５に基づいて詳細に説
明する。光導波路モジュール１は、図１及び図２に示す
ように、少なくとも平面型光導波路部品（以下、単に
「光導波路部品」という）２、温度センサ５及び温度制
御素子６がパッケージ１０内に収納されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of an optical waveguide module according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the optical waveguide module 1 has at least a planar optical waveguide component (hereinafter simply referred to as “optical waveguide component”) 2, a temperature sensor 5 and a temperature control element 6 housed in a package 10. ing.

【０００９】光導波路部品２は、基板上に所望パターン
の導波路が形成された平面型のアレイ光導波路部品（Ａ
ＷＧ）で、両側にはそれぞれ複数の入射ファイバ３ａと
出射ファイバ４ａの端部に取り付けられた光コネクタ
３，４が接続されている。光導波路部品２は、図２に示
すように、均熱板７を介して後述する温度制御素子６に
載置されている。The optical waveguide component 2 is a planar arrayed optical waveguide component (A) having a waveguide of a desired pattern formed on a substrate.
WG), optical connectors 3 and 4 attached to ends of a plurality of input fibers 3a and output fibers 4a are connected to both sides. As shown in FIG. 2, the optical waveguide component 2 is mounted on a temperature control element 6 described later via a heat equalizing plate 7.

【００１０】温度センサ５は、光導波路部品２の温度を
検知するサーミスタで、均熱板７の上面に形成した収納
溝（図示せず）に配置されている。温度センサ５は、温
度信号を２本の電線５ａにより外部の制御装置（図示せ
ず）へ伝送する。ここで、均熱板７は、光導波路部品２
の温度を均一に保持するもので、例えば、ニッケルメッ
キを施した銅板が使用される。The temperature sensor 5 is a thermistor for detecting the temperature of the optical waveguide component 2, and is disposed in a storage groove (not shown) formed on the upper surface of the heat equalizing plate 7. The temperature sensor 5 transmits a temperature signal to an external control device (not shown) via two electric wires 5a. Here, the heat equalizing plate 7 is a part of the optical waveguide component 2.
Is maintained uniformly, for example, a nickel-plated copper plate is used.

【００１１】温度制御素子６は、図２に示すように、第
１面６ａと第２面６ｂとを有する、例えば、ペルチエ素
子で、第１面６ａが後述する金属ベース１１に接着固定
されている。温度制御素子６は、図１に示すように、パ
ッケージ１０外へ延出している２本の電線６ｃから作動
電流が供給される。パッケージ１０は、金属ベース１
１、保護ケース１２及びカバー１３を有し、全体の厚さ
が９ｍｍ以下で、図１はカバー１３を取り外した状態を
示している。As shown in FIG. 2, the temperature control element 6 has a first surface 6a and a second surface 6b. For example, the temperature control element 6 is a Peltier element, and the first surface 6a is adhered and fixed to a metal base 11 described later. I have. As shown in FIG. 1, the temperature control element 6 is supplied with an operating current from two electric wires 6c extending outside the package 10. The package 10 has a metal base 1
1, the protective case 12 and the cover 13 are provided, the total thickness is 9 mm or less, and FIG. 1 shows a state where the cover 13 is removed.

【００１２】金属ベース１１は、例えば、銅あるいはア
ルミニウム等の熱伝導性に優れた素材から成形され、ヒ
ートシンクとして機能する。金属ベース１１は、略中央
に温度制御素子６を位置決めする凹部１１ａが設けら
れ、両側には複数の放熱フィン１１ｂが一体に形成され
ている。保護ケース１２は、ポリブチレンテレフタレー
ト（ＰＢＴ）等の合成樹脂から枠体状に成形されて金属
ベース１１の中央に配置され、パッケージ１０内に収納
された温度センサ５や温度制御素子６等を保護する。保
護ケース１２は、上面及び下面に凹溝１２ａ，１２ｂが
枠形状に沿って形成され、下部近傍に開口１２ｃを有す
る阻止板１２ｄが一体に設けられている。上面の凹溝１
２ａには、保護ケース１２とカバー１３との間をシール
するシール剤（図示せず）が充填される。また、下面の
凹溝１２ｂには、Ｏリング１５が配置され、金属ベース
１１と保護ケース１２との間をシールしている。開口１
２ｃは、温度制御素子６を金属ベース１１の凹部１１ａ
に配置したときに、阻止板１２ｄと干渉しないよう、温
度制御素子６の外形よりも大きく形成されている。阻止
板１２ｄは、パッケージ１０内における対流や熱輻射に
起因した高温側と低温側との間における熱移動を阻止す
る。また、保護ケース１２は、図１及び図２に示すよう
に、左右両側に凹部１２ｅ（図２参照）が形成され、各
凹部１２ｅにゴムブーツ１６が配置されている。ゴムブ
ーツ１６は、ブチルゴム等の弾性体から筒状に成形さ
れ、パッケージ１０から延出する複数の入射ファイバ３
ａと出射ファイバ４ａが断線しないように曲げから保護
する。The metal base 11 is formed of a material having excellent thermal conductivity, such as copper or aluminum, and functions as a heat sink. The metal base 11 is provided with a concave portion 11a for positioning the temperature control element 6 at substantially the center, and a plurality of radiating fins 11b are integrally formed on both sides. The protective case 12 is formed in a frame shape from a synthetic resin such as polybutylene terephthalate (PBT) and is disposed at the center of the metal base 11 to protect the temperature sensor 5 and the temperature control element 6 housed in the package 10. I do. The protective case 12 has concave grooves 12a and 12b formed on the upper surface and lower surface along the frame shape, and is integrally provided with a blocking plate 12d having an opening 12c near the lower portion. Groove 1 on the upper surface
2a is filled with a sealant (not shown) for sealing between the protective case 12 and the cover 13. An O-ring 15 is disposed in the concave groove 12b on the lower surface to seal between the metal base 11 and the protective case 12. Opening 1
2c is a structure in which the temperature control element 6 is
Is arranged to be larger than the outer shape of the temperature control element 6 so as not to interfere with the blocking plate 12d. The blocking plate 12d prevents heat transfer between the high temperature side and the low temperature side due to convection and heat radiation in the package 10. As shown in FIGS. 1 and 2, the protective case 12 has concave portions 12e (see FIG. 2) formed on both left and right sides, and a rubber boot 16 is arranged in each concave portion 12e. The rubber boot 16 is formed in a tubular shape from an elastic body such as butyl rubber, and a plurality of incident fibers 3 extending from the package 10.
a and the output fiber 4a are protected from bending so as not to be disconnected.

【００１３】カバー１３は、ガラスエポキシ樹脂等の合
成樹脂からなる板で、保護ケース１２の上に被着され、
止めねじ１４（図１参照）によって保護ケース１２と共
に金属ベース１１に固定される。光導波路モジュール１
は、以上のように構成され、温度センサ５によって温度
を検出しながら光導波路部品２の温度が一定に保たれ
る。このとき、光導波路モジュール１においては、阻止
板１２ｄが保護ケース１２に一体に設けられ、阻止板１
２ｄがパッケージ１０内における対流や熱輻射に起因し
た温度制御素子６の高温側と低温側との間における熱移
動を阻止している。The cover 13 is a plate made of a synthetic resin such as a glass epoxy resin, and is attached on the protective case 12.
It is fixed to the metal base 11 together with the protective case 12 by a set screw 14 (see FIG. 1). Optical waveguide module 1
Is configured as described above, and the temperature of the optical waveguide component 2 is kept constant while the temperature is detected by the temperature sensor 5. At this time, in the optical waveguide module 1, the blocking plate 12d is provided integrally with the protective case 12, and the blocking plate 1d is provided.
2d prevents heat transfer between the high-temperature side and the low-temperature side of the temperature control element 6 due to convection and heat radiation in the package 10.

【００１４】即ち、光導波路モジュール１に阻止板１２
ｄがない場合、図３に示すように、例えば、均熱板７や
光導波路部品２側が低温で、金属ベース１１側が高温の
場合、カバー１３を通って光導波路モジュール１内に単
位時間当たりに熱量Ｑ1（Ｗ）が流れ込むと、温度制御
素子６の駆動電力によって発生する熱量ＱP1（Ｗ）によ
り、パッケージ１０の金属ベース１１から外部へ放熱す
べき熱量ＱEX1（Ｗ）が過大となる。That is, the blocking plate 12 is attached to the optical waveguide module 1.
If there is no d, as shown in FIG. 3, for example, when the heat equalizing plate 7 and the optical waveguide component 2 side are low temperature and the metal base 11 side is high temperature, it passes through the cover 13 into the optical waveguide module 1 per unit time. When the heat quantity Q1 (W) flows, the heat quantity QEX1 (W) to be radiated from the metal base 11 of the package 10 to the outside becomes excessive due to the heat quantity QP1 (W) generated by the driving power of the temperature control element 6.

【００１５】このとき、図３に示す光導波路モジュール
１においては、阻止板１２ｄがないため、外部へ放熱す
べき熱量ＱEX1（Ｗ）の一部がパッケージ１０内におけ
る対流や熱輻射によって帰還熱量ＱBK1として光導波路
部品２側へ戻って来る。従って、図３に示す光導波路モ
ジュール１においては、対流や熱輻射による熱移動を規
制し、帰還熱量ＱBK1を減少させることで、温度制御素
子６の駆動電力によって発生する熱量ＱP1（Ｗ）を低減
させる必要がある。これにより、図３に示す光導波路モ
ジュール１において、外部へ放熱すべき熱量ＱEX1
（Ｗ）を減少させ、ひいては高温側と低温側との間の温
度差を少なくすることで、光導波路部品２の一層効率の
よい温度制御を可能にする必要がある。At this time, in the optical waveguide module 1 shown in FIG. 3, since there is no blocking plate 12d, a part of the heat quantity QEX1 (W) to be radiated to the outside is returned by the convection and heat radiation in the package 10 to the return heat quantity QBK1. And returns to the optical waveguide component 2 side. Therefore, in the optical waveguide module 1 shown in FIG. 3, the heat transfer due to convection and heat radiation is regulated, and the amount of heat QP1 (W) generated by the driving power of the temperature control element 6 is reduced by reducing the amount of feedback heat QBK1. Need to be done. As a result, in the optical waveguide module 1 shown in FIG.
It is necessary to reduce the temperature difference between the high-temperature side and the low-temperature side by reducing (W), thereby enabling more efficient temperature control of the optical waveguide component 2.

【００１６】そこで、本発明においては、阻止板１２ｄ
によってパッケージ１０内における対流や熱輻射に起因
した高温側と低温側との間における熱移動を阻止してい
る。即ち、図４に示すように、単位時間当たりに外部か
ら光導波路モジュール１内に流れ込む熱量Ｑ1（Ｗ）が
同じであっても、対流や熱輻射に起因した帰還熱量をＱ
BK2に減少させることで、温度制御素子６の駆動電力に
よって発生する熱量をＱP2（Ｗ）に低減させ、外部へ放
熱すべき熱量をＱEX2（Ｗ）に減少させている。Therefore, in the present invention, the blocking plate 12d
Thus, heat transfer between the high temperature side and the low temperature side due to convection and heat radiation in the package 10 is prevented. That is, as shown in FIG. 4, even if the amount of heat Q1 (W) flowing into the optical waveguide module 1 from the outside from the outside per unit time is the same, the amount of feedback heat due to convection and heat radiation is Q
By reducing it to BK2, the amount of heat generated by the driving power of the temperature control element 6 is reduced to QP2 (W), and the amount of heat to be radiated to the outside is reduced to QEX2 (W).

【００１７】これにより、本発明の光導波路モジュール
１においては、光導波路部品２の温度を正確に制御して
いる。ここで、前記実施形態においては、阻止部材とし
ての阻止板１２ｄを保護ケース１２に一体に設けた。し
かし、阻止部材は、パッケージ１０内に配置されていれ
ば、例えば、図５に示す光導波路モジュール２０のよう
に、光導波路部品２１を載置した均熱板２２とパッケー
ジ２５のベースプレート２６との間に配置されるＡＢＳ
樹脂等の合成樹脂からなるスペーサ２７に阻止板２７ａ
を一体に設けてもよい。Thus, in the optical waveguide module 1 of the present invention, the temperature of the optical waveguide component 2 is accurately controlled. Here, in the above embodiment, the blocking plate 12d as the blocking member is provided integrally with the protective case 12. However, if the blocking member is disposed in the package 10, for example, as in the optical waveguide module 20 shown in FIG. 5, the blocking member is connected between the heat equalizing plate 22 on which the optical waveguide component 21 is mounted and the base plate 26 of the package 25. ABS placed between
Blocking plate 27a is attached to spacer 27 made of synthetic resin such as resin.
May be provided integrally.

【００１８】ここで、均熱板２２は、ベースプレート２
６との間にペルチエ素子等の温度制御素子２３が配置さ
れている。また、均熱板２２は、スペーサ２７のねじ孔
２７ｂに挿通した止めねじ２８によってベースプレート
２６に固定されている。ベースプレート２６は、上部に
カバー２９が被着される。Here, the heat equalizing plate 22 is
6, a temperature control element 23 such as a Peltier element is arranged. The heat equalizing plate 22 is fixed to the base plate 26 by a set screw 28 inserted into a screw hole 27b of the spacer 27. The cover 29 is attached to the upper part of the base plate 26.

【００１９】[0019]

【発明の効果】請求項１の発明によれば、パッケージが
小型であっても比較的低電力で効率よく光導波路部品の
温度を正確に制御できる光導波路モジュールを提供する
ことができる。According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide an optical waveguide module capable of accurately controlling the temperature of an optical waveguide component efficiently with relatively low power even if the package is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の光導波路モジュールの平面図である。FIG. 1 is a plan view of an optical waveguide module according to the present invention.

【図２】図１の光導波路モジュールの断面正面図であ
る。FIG. 2 is a sectional front view of the optical waveguide module of FIG. 1;

【図３】阻止板を有していない光導波路モジュールにお
ける熱量の移動を説明するモデル図である。FIG. 3 is a model diagram illustrating movement of heat quantity in an optical waveguide module having no blocking plate.

【図４】阻止板を有する本発明の光導波路モジュールに
おける熱量の移動を説明するモデル図である。FIG. 4 is a model diagram illustrating movement of heat quantity in the optical waveguide module of the present invention having a blocking plate.

【図５】本発明の光導波路モジュールの他の実施形態に
係る断面正面図である。FIG. 5 is a cross-sectional front view according to another embodiment of the optical waveguide module of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 光導波路モジュール ２ 光導波路部品 ３ 光コネクタ ３ａ 入射ファイバ ４ 光コネクタ ４ａ 出射ファイバ ５ 温度センサ ６ 温度制御素子 ７ 均熱板 １０ パッケージ １１ 金属ベース １２ 保護ケース １２ｄ 阻止板（阻止部材） １３ カバー １４ 止めねじ ２０ 光導波路モジュール ２１ 光導波路部品 ２２ 均熱板 ２３ 温度制御素子 ２５ パッケージ ２６ ベースプレート ２７ スペーサ ２７ａ 阻止板（阻止部材） ２８ 止めねじ ２９ カバー REFERENCE SIGNS LIST 1 optical waveguide module 2 optical waveguide component 3 optical connector 3 a incident fiber 4 optical connector 4 a emission fiber 5 temperature sensor 6 temperature control element 7 equalizing plate 10 package 11 metal base 12 protective case 12 d blocking plate (blocking member) 13 cover 14 stopper Screw 20 Optical waveguide module 21 Optical waveguide component 22 Heat equalizing plate 23 Temperature control element 25 Package 26 Base plate 27 Spacer 27a Blocking plate (blocking member) 28 Set screw 29 Cover

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 少なくとも、平面型光導波路部品、該平
面型光導波路部品の温度を検知する温度センサ並びに第
１及び第２の面を有し、前記平面型光導波路部品の温度
を調節する温度制御素子をパッケージ内に収納した光導
波路モジュールであって、 前記パッケージ内における高温側と低温側との間の熱移
動を阻止する阻止部材が前記パッケージ内に配置されて
いることを特徴とする光導波路モジュール。At least one of a planar optical waveguide component, a temperature sensor for detecting a temperature of the planar optical waveguide component, and a temperature for controlling the temperature of the planar optical waveguide component, the temperature sensor having first and second surfaces. An optical waveguide module containing a control element in a package, wherein a blocking member for blocking heat transfer between a high-temperature side and a low-temperature side in the package is disposed in the package. Wave module.